附件4 新材料领域科技计划
项目申报指南
突破新材料设计、制备加工、高效利用、安全服役、低成本循环再利用等关键技术，开发新型功能材料、先进结构材料和高性能复合材料等关键基础材料，提高关键材料供给能力和新产品研发能力。
一、水电硅材料产业发展关键技术研究及应用方向 通过解决“工业硅冶炼-单晶硅/多晶硅/电子级硅-硅合金材料加工-含硅废料的综合回收”硅产业链过程中的系列基础性、关键性、共性技术难题，实现我省硅材料的绿色、清洁、低碳生产。
（一）新型硅太阳能电池及硅功能材料制备研究
研究内容：开展退火工艺及表面缺陷对硅少子寿命和比电阻的影响规律，金刚线切割的硅表面金属辅助刻蚀法制备可控纳米线与倒金字塔结构及其对光电转化影响规律研究；无铅化高性能电子封装用硅基玻璃粉的设计、制备及其封装性能，新产品全生命周期评价研究；高比能量锂离子电池碳包覆纳米硅钛、球形硅粉以及一氧化硅负极材料制备及其性能研究；钛硅、铝硅共晶合金在外场作用下真空定向凝固提纯制备及夹杂物的分布规律与去除机理研究。
考核指标：退火处理后硅平均少子寿命提高10%，采用电化学刻蚀法处理制备倒金字塔绒面结构，制备的超薄新型结构硅太阳能电池转换效率超过15%；制备的无铅化硅基玻璃粉材料接触角小于10o，热膨胀系数30-70×10-7/℃，电阻率大于109欧姆厘米，介电常数为4-7，介质损耗小于0.05；合成的纳米硅合金、硅及其化合物粉体颗粒粒径
（二）硅合金及硅化合物的制备与加工新技术研究 研究内容：研究喷射沉积高硅铝硅合金工艺沉积坯形状控制、不同硅含量铝硅合金、致密化工艺及热处理等关键技术；研究直拉法制备硅锗合金新工艺及合金生长过程受组分分凝、结构缺陷、杂质成分等影响对材料性能的影响规律；研究4-6英寸碳化硅单晶制备技术及晶体生长炉结构、热场和生长参数与成晶率间的关系，开发4-6英寸碳化硅单晶生长炉。
考核指标：开发出空调压缩机滑片用和汽车缸套、活塞用两种高硅铝硅合金，合金密度大于合金理论密度的98%，抗拉强度分别大于200MPa和280MPa，形成500吨/年喷射沉积高硅铝硅合金生产中试示范线；获得直拉法制备N型及P型硅锗合金的掺杂元素及浓度及最佳制备工艺条件；设计制作出生长4-6英寸碳化硅单晶的晶体生长炉，获得4-6英寸的碳化硅单晶，单晶微管密度＜1cm-2；申请发明专利5项以上。
（三）硅废料再生利用关键技术研究
研究内容：研究不同硅废料的物理化学性能，包括颗粒尺寸、化学组成、物相组成、化学溶解性；硅废料的物理和化学过程纯化处理，高温熔炼与精炼再生循环利用技术；废料中硅颗粒与SiC颗粒的旋流分离及高温渣精炼技术；易燃及易氧化硅废料的控制技术及提炼技术；废料中超细Si粉高值化再生利用新技术；不同硅废料再生利用配套装备的研制。
考核指标：工业硅生产过程边皮料利用率超过90%，硅回收率达到80%以上，处理后的粉料可添加到精炼抬包内循环利用，作为工业硅产品；切割硅废料的化学预处理过程除铁率大于98%；高温精炼和化学提纯处理后硅的纯度可达99.9%，可作为高品质工业硅产品；建成2-3条处理能力大于10000吨/年硅废料再生利用生产示范线；申请专利6项以上，2020年回收再生利用工业硅1万吨。
（四）高品质工业硅冶炼关键技术研究与开发
研究内容：研究SiO反应活性、固炭比率、煤、焦及生物质等炭质综合特性，探索炭质还原剂科学组配技术；对25.5-33.0MVA大容量工业硅电炉新型还原剂冶炼装备进行优化改进；研究新型高效辅助精炼剂与新型复合精炼气体及其协同的关键技术；研究高效新型炉外精炼设备的研制及反应器中渣-金-气相间化学动力学与流体动力学；建立硅基溶液热力学数据库。
考核指标：新型还原剂在工业硅冶炼生中的使用量大于60%；工业硅固定碳单耗小于1t/t、冶炼电单耗小于11600kWh/t、综合能耗小于3050kgce/t；工业硅产品硼磷含量均低于30ppmw，其他杂质满足客户要求；在现有基础上，炉外精炼时间缩短30min以上；建立硅基溶液的热力学数据库，为工业硅的炉外精炼技术提供理论支撑；产业化应用规模产能达到1万吨/年，达产后年新增销售收入超过1亿元；申请专利4项以上。
（五）电子级多晶硅生产过程低沸物分离与回收技术研究与开发
研究内容：开展电子级多晶硅生产过程低沸物的分离及低沸物回收利用进行产业化应用研究，研发电子级多晶硅生产系统中低沸物二氯二氢硅提纯分离工艺及低沸物反歧化技术；含低沸物再生氢气回收利用工艺研究；含低沸物氯化氢分离工艺研究；含低沸物氯化氢回收利用工艺研究。
考核指标：低沸物反歧化摩尔转化效率≥90%；含低沸再生氢回收利用量≥500NM3/h；含低沸氯化氢分离率≥80%；含低沸氯化氢回收利用量≥80kg/h；低沸物二氯二氢硅分离量≥1T/h，年节约成本超过2000万元；申请专利2项以上。
（六）高效单晶硅片制备与硅方磨削及切片关键技术研究与开发
研究内容：研究持续降低单晶氧含量方案；研究整套提升单机产量的切片技术与绿色切削液的研发；研究低损伤硅方磨削砂轮的设计与优化以及表面与亚表面损伤产生的原因及其影响因素；研究影响硅棒切片质量和成材率的因素，工艺参数对切片质量和成材率的影响规律；研究高性能多线切割设备研制关键技术及其工艺参数对切片质量和成材率的影响。
考核指标：等径直径>210mm的单晶圆棒，等径平均拉速提升30%以上；改善后高效保温热场系统产出单晶硅棒头部氧含量均值≤17ppm；单机日产出2万片以上，成品率95%以上；磨方工序减小加工余量30%，成材率提高3%，切片工序效率提高15%以上；硅片产业化应用规模达到10GW，年新增销售收入超过1亿元；申请专利2项以上。
二、磷基化工材料研究方向
通过对特种磷酸盐玻璃、磷系阻燃工程材料的产业化，到2020年，力争开发化工新材料产品5-10个，推进云南磷化工产业转型升级、跨越发展。
（一）聚合磷基系列阻燃剂及高温阻燃防腐涂料新产品开发 研究内容：研发PNX磷酸酯、焦磷酸哌嗪、聚偏磷酸盐系列阻燃剂及改性聚磷酸铝、锌高温阻燃防腐涂料新产品，开发PNX磷酸酯、聚磷酸哌嗪、聚偏磷酸盐系列阻燃剂及改性聚磷酸铝高温阻燃防腐涂料工程及应用技术。
考核指标：建成PNX磷酸酯、聚磷酸哌嗪、聚偏磷酸盐系列阻燃剂及改性聚磷酸铝、锌高温阻燃防腐涂料工程及应用技术研究平台；完成磷基阻燃系列产品的工艺、装备及控制技术的工程化开发；获得磷基阻燃剂新产品≥5个；建立5项以上产品企业标准；提交1000吨/年PNX磷酸酯、聚磷酸哌嗪、聚偏磷酸盐阻燃剂及3000吨/年改性聚磷酸铝高温阻燃防腐涂料产业化工艺软件包；申请发明专利5项以上。
（二）聚磷酸改性沥青系列新材料开发
研究内容：开展聚磷酸、橡胶粉复合改性沥青配方技术研究并完成聚磷酸改性沥青新材料PG分级试配试验；研究聚磷酸改性沥青高低温性能、抗老化影响因素等；研发新型聚磷酸改性沥青混合料，开展改性沥青混合料高低温稳定性、抗疲劳性能及混合料路用性能评价；研究聚磷酸改性沥青混合料公路铺筑示范技术，进行改性沥青铺筑路面使用性能的跟踪观测和寿命周期测试及经济性分析。
考核指标：建立适用于不同道路使用环境的聚磷酸复合改性沥青配方体系，与现有SBS改性沥青相比相同路用性能条件下节约改性成本20%以上；建立聚磷酸复合改性沥青混合料企业标准，获得满足道路工程相关规范要求且软化点不低于70℃的改性沥青新材料产品；聚磷酸复合改性沥青混合料动稳定度大于6000次/mm，其他路用性能指标不低于SBS改性沥青混合料要求；铺筑聚磷酸复合改性沥青试验路不短于1km的产业化示范技术成果；申请发明专利2项以上。
（三）湿法净化磷酸制备磷酸铁及磷酸铁锂新工艺研究 研究内容：开发湿法净化磷酸制备磷酸铁新工艺；建立磷酸铁产品企业标准，进行湿法净化磷酸制备高压实、高容量磷酸铁及磷酸铁锂工程技术开发及应用性能测试，开展湿法净化磷酸制备储能材料用磷酸铁产品的产业化开发。
考核指标：建成1000吨/年湿法净化磷酸制备高压实、高容量磷酸铁及磷酸铁锂中试装置；获得的磷酸铁产品质量达到HG/T4701-2014要求；提交万吨级高压实、高容量磷酸铁生产装置工艺软件包；申请发明专利2项以上。
（四）湿法聚磷酸新技术研究
研究内容：开发湿法磷酸原料预处理新技术；开发聚合多磷酸分子结构表征及聚合度分析方法研究，制定湿法聚磷酸企业标准；开展湿法聚磷酸降膜闪蒸合成工艺及关键设备工程技术开发；开展湿法聚磷酸工艺流程计算机模拟放大研究；开展湿法聚磷酸产业化项目可行性研究和工艺软件包设计。
考核指标：建成200吨/年湿法聚磷酸降膜闪蒸中试装置，完成关键设备及材质技术研发，获得湿法聚磷酸产品（P2O5≥69.0%）；建立聚合多磷酸分子结构及聚合度检测方法，制定湿法聚磷酸企业标准1项；完成湿法聚磷酸工艺流程计算机模拟工程放大研究，提交10万吨/年湿法聚磷酸生产装置可行性研究报告及工艺软件包；申请发明专利2项以上。
（五）磷肥副产氟硅酸制备无水氟化氢技术研究
研究内容：开发磷肥副产氟硅酸制备无水氟化氢关键工艺及装备技术，开展提高稀氟硅酸吸收四氟化硅吸收效率、产能、降低消耗及AHF产品品质工艺优化，进行AHF中间产物提纯及精馏塔内压力、温度和回流比等工艺参数研究。
考核指标：建立磷肥副产氟硅酸制备无水氟化氢工艺技术规程，建成3万吨/年无水氟化氢/氢氟酸生产装置，完成72h生产性能考核，生产满足GB7749-2011质量要求产品，氟硅酸消耗低于1.7t/t氟化氢；申请专利2项以上。
（六）磷肥副产磷石膏资源化综合利用集成技术研究 研究内容：进行磷石膏无害化处理工艺研究，开展磷石膏制备α型高强微晶石膏工艺及控制技术研究，开发α高强微晶磷石膏关键装备技术；开展硫酸钙晶须合成及替代造纸原浆纤维研究；开发磷石膏公路水稳层改性及应用技术；进行磷石膏窑外分解制硫酸产业化技术开发，开发钙硅煅烧料多用途应用技术。
考核指标：获得α型高强微晶磷石膏工艺控制技术，产品力学性能大于60Mpa，软化系数大于0.7，形成α高强微晶石膏工艺与装备关键技术成果；掌握硫酸钙晶须合成控制技术，硫酸钙晶须替代产品满足原浆纤维制备行业标准；建立公路水稳层磷石膏评价体系及力学物理试验检测方法及施工标准，磷石膏公路水稳层应用比例不低于60%；建成15万吨/年磷石膏窑外分解试验装置，SO2浓度>12%；申报专利4项以上。
三、石化功能材料研究方向
通过对功能性聚丙烯专用料、环保炭黑新产品、生物基增塑剂等系列新产品开发、新技术研发及产业化示范，打造石化功能新材料产业化基地，全面支撑云南石油化工产业基地建设。
（一）汽车内饰改性聚丙烯新材料开发与应用技术研究 研究内容：开发以聚丙烯基础料为基体的增强、增韧、高抗冲击强度、阻燃及耐热性强的改性聚丙烯新材料，研发用于汽车仪表盘等内饰件的高耐热性、刚性、大尺寸稳定性的改性聚丙烯产品，开展汽车内饰改性聚丙烯新材料产品目标客户应用性能测试及评价。
考核指标：获得高性价比满足目标市场客户需求的改性聚丙烯专用料技术；改性聚丙烯专用料产品满足以下性能指标：熔融指数≥10g/10min，拉伸断裂伸长率≥24%，弯曲强度≥28MPa，冲击强度≥8KJ/m2，热变形温度≥100℃，耐刮擦△L≤2.0(4N,十字刮擦法)，燃烧特性≤80mm/min；形成2个以上汽车内饰件新产品；申请专利2项以上。
（二）特种聚丙烯系列专用新材料开发与应用研究 研究内容：研究满足市场需求及国标要求的BOPP烟膜、薄壁注塑专用料生产技术，开发高透明性、耐辐照性的医用聚丙烯专用料产品，开展BOPP烟膜、薄壁注塑、医用聚丙烯专用新材料应用示范研究。
考核指标：BOPP烟膜料：熔融指数2.9-3.5g/10min，拉伸强度≥30Mpa，弹性模量≥1300Mpa，冲击强度≥3.6KJ/m2，灰分＜200ppm（wt），等规度～97%；医用透明料：熔融指数8-12g/10min；拉伸强度≥21Mpa，断裂伸长率≥600，弯曲模量≥700Mpa，冲击强度≥3KJ/m2，黄色指数＜2（23℃），热变温度≥82℃，洛氏硬度≥82；薄壁注塑聚丙烯专用料：熔融指数≥60g/10min，拉伸强度≥38Mpa，灰分≤300ppm，弯曲模量≥1800Mpa，研发新产品3个以上；申请专利6项以上。
（三）二元共聚流延膜（CPP）专用新材料开发
研究内容：开发二元无规共聚流延膜新材料，研究耐高温、满足食品安全规范的高温蒸煮膜专用料技术。
考核指标：完成满足食品安全规范及客户需求的二元无规共聚流延膜产品开发，熔融指数8.0±2.5g/10min，雾度≤2.0、光泽度≥86%、摩擦系数≤0.8%、拉伸屈服强度≥25Mpa；形成聚丙烯二元流延膜专用新产品1个以上，申请专利2项以上。
（四）环保高纯炭黑系列化工新材料产品技术开发 研究内容：开发应用于电缆、模压、色母粒、轿车用子午胎、高铁减振等环保系列高纯专用炭黑新材料；研究环保高纯炭黑系列新材料原料油配比技术；研发环保高纯炭黑系列新材料生产工艺及装备技术；制定高纯专用炭黑新材料产品检测方法及企业标准；开发应用于各类橡胶产品用的软质/硬质环保高纯炭黑系列新材料产业化技术。
考核指标：建立具有国内领先水平的环保高纯炭黑系列新材料的质量评价体系，形成4个以上环保高纯炭黑系列新材料检测和应用性能企业标准；完成应用于电缆、模压、色母粒、轿车用子午胎、高铁减振等橡胶制品4个以上环保高纯炭黑系列新产品研发；环保高纯炭黑新材料重金属含量及多环芳烃含量小于100ppm。
（五）新型贵金属绿色化工催化剂研制及产业化应用 研究内容：开发石油苯深加工化工过程用苯选择加氢、蒽醌选择性加氢、C-C偶联等反应用加氢、偶联催化剂，开展催化剂制备过程中强化新途径及过程放大的基础研究；研究和设计与制备工艺相匹配的新型C-C偶联钯基分子催化剂批量制备的关键装置和设备流程，研究建立中试示范生产线。
考核指标：建成1吨/年苯选择加氢钌锌催化剂生产线，完成10万吨/年工业装置催化剂应用示范；完成过氧化氢蒽醌加氢催化剂制备技术开发和中试应用示范；研制出新型C-C偶联钯基分子催化剂的批量制备技术，建立年产50千克中试示范生产线；苯选择加氢催化剂苯转化率40%时环己烯选择性≥84%，活性指数大于150；蒽醌加氢催化剂氢效≥8g/L，选择性≥95%；开发出3~4类新型C-C偶联钯基分子催化剂，批量达到500克以上，产率达到90%以上，产品纯度大于98.5%，杂质金属小于100ppm。
四、石墨烯及其复合材料研究方向
通过对石墨烯及类石墨烯二维晶体、功能化石墨烯、石墨烯改性非金属复合材料、高性能石墨烯增强金属基复合材料、石墨烯光电探测器件等领域的技术研究，部分成果达到国际先进水平。
（一）石墨烯及类石墨烯二维晶体材料的制备与表征研究 研究内容：在超高真空环境中利用分子束外延法制备单层石墨烯及类石墨烯二维晶体材料，研究单层石墨烯及类石墨烯二维晶体材料生长机理，研究单层石墨烯及类石墨烯二维晶体材料的电子结构信息，研究量产单层石墨烯及类石墨烯二维晶体材料。
考核指标：超高真空内可控制备不少于三种结构原子级精确的单层石墨烯纳米材料，以及不少于2种结构明确的单层类石墨烯二维晶体材料并获得原子分辨图像；通过实验和计算建立生长机制模型，证明3种单层石墨烯纳米材料是禁带宽度大于1.0电子伏的半导体，获得2种单层类石墨烯二维晶体材料的能带结构；发表15篇SCI检索论文，至少一篇影响因子10以上，总影响因子45以上；实验室内解决小批量制备技术难题。
（二）功能化石墨烯研制及其环境生物应用研究
研究内容：研制不同的功能化石墨烯应用于环境和生物等领域；功能化石墨烯对多种致病菌的抗菌性研究；功能化石墨烯吸附重金属离子的工艺探索；功能化石墨烯在云南本土珍贵中药材如三七种植中的应用研究。
考核指标：利用不同方法获得不少于3种功能化石墨烯材料，其中石墨烯薄膜尺寸不小于50cm×50cm，单层率大于95%，石墨烯粉体比表面积大于200m2/g；完成3种功能化石墨烯抗菌性工艺探索，并绘制其抗菌曲线，理解机理；进行吸附重金属探索，并获得至少1种可以有效吸附重金属的功能化石墨烯材料；研究其在三七等云南本土珍贵中药材种植中重金属的吸附功效，并获得至少1种功能化石墨烯材料对至少1种名贵中药材种植有积极作用。
（三）石墨烯改性非金属复合材料开发及其高灵敏传感器应用研究
研究内容：开展选取合适的石墨烯粉体或薄膜材料与不少于三种非金属材料(如无机非金属，有机材料，氧化物等)复合等研究；研究三种非金属材料与石墨烯的结合问题；检测三种石墨烯改性无机非金属材料的性能，开展三种石墨烯改性无极非金属材料应用研究及小批量试制生产研究。
考核指标：获得3种以上性能稳定、市场前景良好的石墨烯改性非金属复合材料；理解石墨烯与非金属基材的相互作用，并提出使石墨烯均匀分散在非金属材料种的解决方案和具体工艺；检测石墨烯改性无机非金属材料的各种性能，其中1-2项指标提升20%以上；完成结构健康诊断传感器或气敏传感器研发，性能较非石墨烯同类产品显著提升；获得实现1种以上非金属基复合材料及其传感器的小批量生产技术。
（四）高性能石墨烯增强金属基复合材料制备与应用研究 研究内容：开发石墨烯包裹金属的技术，开展高性能金属基石墨烯复合材料的可控制备、性能测试和应用示范；进行石墨烯金属基复合材料的强度、导电、拉伸、耐磨、防腐、电接触等性能检测；应用高性能石墨烯增强金属基复合材料开发产品及批量生产技术研究。
考核指标：实现石墨烯在金属中的均匀分散，建立石墨烯表面包覆物质种类、石墨烯含量、煅烧工艺等与复合材料的性能间关系网；检测石墨烯增强金属基复合材料各项指标，如强度，电导，防腐性能、电使用寿命等至少一到两项指标提升20%以上；基于高性能石墨烯增强金属基复合材料开发3种以上的产品，产品能达到应用示范的效果；获得3种石墨烯增强金属基复合材料及其产品的批量生产技术。
（五）石墨烯基光电探测材料与器件开发研究
研究内容：研究制备大面积单层石墨烯的工艺；研究石墨烯基异质结器件的制备工艺；研究石墨烯/量子材料的设计与缺陷控制技术；研究石墨烯基掺杂、异质结设计与可控制备技术；研究具有光电探测功能的石墨烯基材料结构设计及制备方法。 考核指标：获得大面积单层石墨烯，尺寸≥10cm×10cm，单层率≥95%；获得石墨烯基异质结光电焦平面器件，规格尺寸≥64×64，像元间距≤30um；制备量子薄膜材料面积≥2.2cm×2.2cm，RMS粗糙度≤10nm，吸收波段0.4-1.8um；获得多层掺杂石墨烯材料，表面RMS粗糙度≤5nm，载流子浓度≥1.0×1016cm-3；制备短波红外石墨烯基单元器件，响应率≥50mA/W；利用理论计算解释各器件工作原理；以上材料和器件获得5个以上展示品。
